围绕“快速射电暴从何而来”这个世界性难题,我国重大科技基础设施“中国天眼”再给出一条高质量观测线索;快速射电暴是一类持续时间仅毫秒级、却可释放巨大能量的宇宙射电爆发现象。自2007年首次被确认以来,其成因长期存多种假说:从孤立中子星的磁活动,到致密天体相互作用,再到可能与双星系统的伴星风、星冕物质抛射涉及的。不同模型的分歧,核心在于缺少能够“看见”其近源环境变化的直接证据。 问题在于,快速射电暴的“发生地”远、爆发短、信号弱,常规观测往往只能获取瞬时脉冲特征,难以连续追踪其周围介质与磁场的演化。尤其是重复快速射电暴,尽管提供了多次观测机会,但其环境变化是否存在可识别的规律、是否与轨道运动或伴星活动相关,过去仍多停留在推断层面。要破解这一难题,需要对同一源开展长时间、系统化的高灵敏度监测,并把握能够反映磁化环境的关键指标。 此次突破的原因之一,来自观测能力的“够强”和策略的“够久”。中国科学院紫金山天文台牵头团队利用FAST对FRB 20220529进行两年多持续监测,把关注点放在“法拉第旋转量”这一参数上。法拉第旋转量可反映射电信号在传播路径上受到的磁化等离子体影响,某种程度上相当于测量宇宙介质磁环境的“标尺”。长期监测显示,该参数通常仅小幅波动,但在2023年12月出现异常:旋转量在短时间内跃升至日常变化水平约20倍,并在约两周内逐渐回落至常态。剧烈、快速且可逆的变化过程,被完整捕捉并精细记录,在相关研究中具有首例意义。 深入分析指向了更具解释力的物理图景:一团磁化的带电物质云短暂穿过地球与爆发源之间的观测视线,使传播路径上的磁化环境陡然增强,导致法拉第旋转量急剧上升;随后物质云离开视线或稀释,指标回落。这一“先骤变、后恢复”的演化,与单一、孤立中子星周边环境的平稳预期并不一致。相反,如果源位于双星系统中,伴星的星冕物质抛射、恒星风变化或双星轨道几何位置的周期性改变,都可能自然产生此类短期强磁化屏的穿越效应。由此,“双星起源”模型获得了更直接的观测支撑,相关讨论也从“是否可能”进一步推进到“在何种条件下发生、发生频率如何”的可检验问题。 这项成果的影响,既体现在科学认知层面,也体现在观测范式与设施能力层面。从科学上看,快速射电暴研究正从单次爆发特征的“静态比对”,转向对近源环境的“动态测量”。法拉第旋转量的剧烈可逆变化,为理解爆发源附近的等离子体分布、磁场强度与结构提供了新的约束条件,有助于缩小模型空间,提升对重复暴与非重复暴差异的解释能力,并可能带动对致密天体磁层、伴星活动以及轨道相互作用等问题的交叉研究。 从能力上看,目标信号微弱,多数爆发难以被其他望远镜有效捕捉。FAST依托超高灵敏度,得以记录完整演化过程,为“长基线、密集监测、参数联动”的观测策略提供了现实可行的样板。正如FAST运行和发展中心有关负责人所指出,这一过程表明了我国自主重大科技基础设施在前沿领域的支撑作用,也体现了科研团队在长期监测、数据处理与国际协作上的综合能力。此次研究由中外多家机构合作完成,成果已于2026年1月16日在线发表于国际学术期刊《科学》,进一步扩大了我国在该领域的国际学术影响力。 面向后续工作,对策与路径同样清晰:一上,应围绕更多重复快速射电暴源开展同类长期监测,建立包含法拉第旋转量、色散量、偏振特性与爆发活跃度等内的多参数数据库,以甄别“偶发事件”与“轨道相关”的差异,寻找可重复的统计规律;另一上,需要加强与其他波段望远镜的协同观测,争取在射电之外捕捉到可能伴随的高能辐射或光学变化,从而更全面地约束双星系统的物理过程。理论上,也应将观测到的时间尺度、幅度与回落过程纳入模型,反推等离子体云的密度、磁场与运动速度,为下一轮预报性观测提供定量依据。 展望未来,FAST还将推进升级与阵列系统建设,增强探测与定位能力。随着观测样本的增加和时间序列的延长,快速射电暴的研究有望从“解释单个源”迈向“建立统一图景”,并在宇宙磁场测量、星际与星系际介质研究等方向释放更大潜力。可以预期,这类高灵敏度、长时序的观测将把“宇宙射电闪光”从神秘现象逐步变为可被刻画、可被预测、可被验证的物理过程。
该发现不仅推进了快速射电暴的研究进程,也展现了我国在天文观测领域的技术实力。中国天眼正通过其卓越的观测能力,不断拓展人类对宇宙的认知边界。随着后续研究的深入,这一重大科学装置将继续为解开宇宙奥秘作出重要贡献。